JP2004304866A - 電源装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】交流電源による負荷回路の駆動に加えて補助電源部によって負荷回路を駆動する装置において、補助電源部の短絡や当該補助電源部によって駆動される負荷回路の短絡をより正確に検出する。
【解決手段】制御回路１２０は、電流センサ１２２から供給される電流値としきい値とを比較し、しきい値以下である場合にスイッチング素子１１４をオンとして電気二重層コンデンサ１１０への充電を行わせる。また、制御回路１２０は、電圧検出回路１２１によって検出された電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧値が短絡等の異常発生検出用のしきい値となった場合には、電気二重層コンデンサ１１０が放電中であってもその放電を停止させる。
【選択図】 図２
【解決手段】制御回路１２０は、電流センサ１２２から供給される電流値としきい値とを比較し、しきい値以下である場合にスイッチング素子１１４をオンとして電気二重層コンデンサ１１０への充電を行わせる。また、制御回路１２０は、電圧検出回路１２１によって検出された電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧値が短絡等の異常発生検出用のしきい値となった場合には、電気二重層コンデンサ１１０が放電中であってもその放電を停止させる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流電源およびこれによって充電された補助電源部によって負荷への電力供給を行う電源装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、負荷回路への電力供給に際して商用交流電源からの電力供給に加え、コンデンサなどの補助電源部からの電力供給を行うことにより商用交流電源による電力供給不足を補うための電源装置が用いられている。
【０００３】
例えば、複写機などの画像形成装置は、用紙に転写されたトナー像を定着させるための定着ローラを有しているが、かかる定着ローラの表面温度を高温とするための定着ヒータに対して電力を供給する電源装置として、以下のような理由から上記のような補助電源部を用いた装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
複写機などの画像形成装置においては、電源を投入した後に印刷を行うためには定着ローラの表面温度を一定温度以上にしなくてはならないが、この表面温度上昇を急速になすためには、定着ヒータへの供給電流量を多くする必要がある。しかしながら、商用交流電源はコンセントの電流定格による規制があり、この定格電流以下の電流しか使用することができない。したがって、画像形成装置において、定着ローラの表面温度を印刷可能な温度とするためにはある程度の時間を要することとなっていた。
【０００５】
そこで、商用交流電源が駆動する定着ヒータと、当該交流電源によって充電される補助電源部が駆動する定着ヒータとを設けるといったように補助電源部を有する電源装置を採用し、定着ヒータに大きな電力を供給して表面温度の上昇に要する時間を短縮させていた。
【０００６】
【特許文献１】
実開昭６３−１５０９６７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の補助電源部を備えた電源装置を用いて負荷回路に対して電力供給を行う技術では、補助電源部やこれによって駆動される負荷回路に短絡等の異常が発生した場合にそれを検出することができない。このように補助電源部やそれによって駆動される負荷回路が短絡した状態が検出できずに、その後も補助電源部への充電や補助電源部から負荷回路への電力供給を行うことは危険である。
【０００８】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、交流電源による負荷回路の駆動に加えて補助電源部によって負荷回路を駆動する装置において、補助電源部の短絡や当該補助電源部によって駆動される負荷回路の短絡をより正確に検出することができる電源装置、およびこれを備えた画像形成装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、交流電源から供給される電力によって駆動される第１の負荷回路と、前記交流電源から供給される電力によって充電される電源部であって、第２の負荷回路に対して電力を供給する補助電源部と、前記交流電源からの入力電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段による検出結果に基づいて前記交流電源からの電力による前記補助電源部の定電流充電を制御する制御手段と、前記補助電源部の充電電圧値を検出する充電電圧検出手段と、前記充電電圧検出手段によって検出される充電電圧が、予め設定されたしきい値以下である場合に、前記補助電源部から前記第２の負荷回路に対する電力供給を停止させる停止制御手段とを具備することを特徴とする電源装置である。
【００１０】
請求項１にかかる発明によれば、交流電源からの電力によって第１の負荷回路を駆動することに加え、補助電源部からの電力によって第２の負荷回路を駆動することができる。また、充電電圧検出手段によって検出される定電流充電される補助電源部の充電電圧値が、予め設定されたしきい値以下である場合に補助電源部から第２の負荷回路への電力供給、つまり放電が停止させられるので、放電に起因して充電電圧値が低下することが抑制され、放電停止後の充電電圧値の低下が放電以外の異常発生等に起因するものと判別することができ、補助電源部やこれによって駆動される第２の負荷回路の異常発生等をより正確に検知することができる。
【００１１】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明の構成において、前記補助電源部は、予め決められたタイミングにおいて前記第２の負荷回路に電力を供給し、前記停止制御手段は、前記予め決められたタイミングであっても前記補助電源部から前記第２の負荷回路への電力供給を停止させることを特徴とする。
【００１２】
請求項２にかかる発明によれば、予め決められた第２の負荷回路の駆動が必要なタイミングで補助電源部から第２の負荷回路への電力供給をなすことができるとともに、充電電圧値が上記しきい値以下となった場合には放電が停止されるので、補助電源部や第２の負荷回路の異常発生をより正確に検知することができる。
【００１３】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１または２にかかる発明の構成において、前記充電電圧検出手段によって検出された充電電圧が、前記しきい値未満となった場合に、予め決められた異常発生対応用の機能を実行する異常発生対応手段をさらに具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項３にかかる発明によれば、充電電圧がしきい値未満となった場合、つまり異常発生の可能性がある場合に、予め決められた異常発生対応用の機能が実現される。
【００１５】
また、請求項４にかかる発明は、請求項３にかかる発明の構成において、前記異常発生対応手段は、前記充電電圧検出手段によって検出された充電電圧が前記しきい値未満となった場合に、前記交流電源からの電力による前記補助電源部の充電を停止させることを特徴とする。
【００１６】
請求項４にかかる発明によれば、充電電圧がしきい値未満となった場合、つまり異常発生の可能性がある場合に、交流電源からの電力による補助電源部の充電を停止させることができ、異常発生の可能性がある状況において充電が行われることを防止することができる。
【００１７】
また、請求項５にかかる発明は、請求項４にかかる発明の構成において、前記異常発生対応手段は、前記交流電源から前記第１の負荷回路への電力供給を停止することなく、前記補助電源部への充電を停止させることを特徴とする。
【００１８】
請求項５にかかる発明によれば、異常発生の可能性がある状況における補助電源部への充電を停止させて危険発生を回避するとともに、第１の負荷回路への電力供給は継続される。
【００１９】
また、請求項６にかかる発明は、画像形成対象シートに転写された画像を定着させる定着ローラを備えた画像形成装置であって、前記定着ローラを加熱するヒータであって、交流電源から供給される電力によって駆動される第１の定着ヒータと、前記定着ローラを加熱する第２の定着ヒータと、前記交流電源から供給される電力によって充電される電源部であって、前記第２の定着ヒータに対して電力を供給する補助電源部と、前記交流電源からの入力電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段による検出結果に基づいて前記交流電源からの電力による前記補助電源部の定電流充電を制御する制御手段と、前記補助電源部の充電電圧値を検出する充電電圧検出手段と、前記充電電圧検出手段によって検出される充電電圧が、予め設定されたしきい値以下である場合に、前記補助電源部から前記第２の定着ヒータに対する電力供給を停止させる停止制御手段とを具備することを特徴とする画像形成装置である。
【００２０】
請求項６にかかる発明によれば、電源投入時など画像形成を行うために急速に定着ローラの表面温度を上昇させたい場合には、交流電源からの電力によって第１の定着ヒータを駆動することに加え、補助電源部からの電力によって第２の定着ヒータを駆動することができる。また、充電電圧検出手段によって検出される定電流充電される補助電源部の充電電圧値が、予め設定されたしきい値以下である場合に補助電源部から第２の定着ヒータへの電力供給、つまり放電が停止させられるので、放電に起因して充電電圧値が低下することが抑制され、放電停止後の充電電圧値の低下が放電以外の異常発生等に起因するものと判別することができ、補助電源部やこれによって駆動される第２の定着ヒータの異常発生等をより正確に検知することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電源装置および画像形成装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
Ａ．実施形態の構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる電源装置を備えたカラータンデム式の複写機５０の全体構成を示す図である。同図に示すように、この複写機５０は、スキャナー部１と、書き込み部２と、感光体ユニット３と、帯電部４と、現像部５と、転写部６と、給紙部８と、手差しトレイ９と、定着ユニット１１とを備える。
【００２３】
スキャナー部１は、当該複写機の上方側に配置されており、その上方に設置されたプラテンガラス（図示略）上に載置された原稿に対して光を照射し、その反射光を光電変換して原稿画像を読み取る。書き込み部２は、スキャナー部１によって読み取られた原稿画像に対応したレーザ光を照射して感光体ユニット３の各感光体ドラム上に投影させる。
【００２４】
感光体ユニット３は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）、Ｂｋ（ブラック）といった４つの色に対応した感光体ドラムを有している。帯電部４は、感光体ドラムの周囲に配置されており、感光体ドラムを帯電する。現像部５は、書き込み部２によって潜像が形成された感光体ドラム上にトナーを付着させてトナー画像を形成する。
【００２５】
転写部６は、色に対応した感光体ドラムの配列方向である図の左右方向に沿って用紙を搬送する転写ベルトを有しており、かかる転写ベルトによって用紙が書く感光体ドラムによる転写位置に到る。これにより各感光体ドラムの転写位置においてその色の画像が用紙に転写される。
【００２６】
給紙部８は、複数の給紙トレイを有しており、複写時には所定のサイズの用紙を給紙トレイから繰り出して転写ベルト上に給送する。これにより、給送された用紙が上記のように転写部６によって転写位置に搬送され、当該用紙に画像の転写がなされる。なお、手差しトレイ９からの給紙を行う場合には、手差しトレイ９に載置された用紙が搬送ローラ等によって転写部６に給送される。
【００２７】
定着ユニット１１は、上記のように画像が転写された用紙を加熱・加圧して転写されたトナーを用紙に定着させるユニットであり、定着ローラ１２および加圧ローラ１３を有している。円筒状の定着ローラ１２の中空部には、２つの定着ヒータが配置されており、後述する電源装置からこれらの定着ヒータに対して電力を供給することで定着ヒータが発熱し、これにより定着ローラ１２の表面温度が上昇する。なお、定着ヒータは定着ローラの中空部に配置するようにしてもよいが、定着ヒータを加熱できる位置であれば他の位置に配置してもよく、例えば加圧ローラ１３の中空部に配置する等してもよい。
【００２８】
このように表面温度が一定温度以上となった定着ローラ１２と加圧ローラ１３との間をトナー画像が転写された用紙が通過させられることで、当該用紙が加熱・加圧されるようになっている。
【００２９】
次に、上記定着ローラ１２内に配置される定着ヒータに電力を供給する電源装置の回路構成について図２を参照しながら説明する。
【００３０】
同図に示すように、電源装置１００では、商用交流電源１０１から電流センサ１２２と、パワーリレー１０２を介してダイオードブリッジ１０３とに交流電圧が入力される。ダイオードブリッジ１０３は、商用交流電源１０１から供給される交流電源を全波整流する。ダイオードブリッジ１０３の出力は、ローパスフィルタを構成するコイル１０４およびコンデンサ１０７を介して、定着ヒータ１１７と、補助電源装部である電気二重層コンデンサ１１０およびこれに直列接続されるリレー１０９とに接続されている。
【００３１】
すなわち、商用交流電源１０１からの電力がダイオードブリッジ１０３を経て定着ヒータ１１７および電気二重層コンデンサ１１０に供給され、定着ヒータ１１７が駆動されるとともに、電気二重層コンデンサ１１０が充電されるようになっている。また、当該電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧を常時検出する電圧検出回路１２１が設けられており、電圧検出回路１２１によって検出された電圧値は当該電圧検出回路１２１と接続される制御回路１２０に供給される。
【００３２】
なお、補助電源部としては電気二重層コンデンサ１１０以外にも、種々の蓄電素子、例えばニッケルカドミウム電池などを用いることができるが、電気二重層コンデンサ１１０はニッケルカドミウム電池と比較して、充電に要する時間が短い、寿命が長い、大電力を短時間で放電できるなどのメリットがあるので電気二重層コンデンサを利用することが好ましい。
【００３３】
また、この電源装置１００では、上記のようにダイオードブリッジ１０３の出力に接続される、つまり商用交流電源１０１からの電力によって駆動される定着ヒータ１１７に加え、定着ヒータ１１５が設けられている。図示のように、定着ヒータ１１５は、上記の商用交流電源１０１からの電力供給を受けるのではなく、電気二重層コンデンサ１１０からの電力供給を受けて駆動される構成となっている。
【００３４】
このような電源装置１００によって駆動される２つの定着ヒータ１１７，１１５が上述した定着ローラ１２（図１参照）に内蔵されている。当該定着ローラ１２の表面温度を検出するサーミスタ１０６が設けられており、サーミスタ１０６によって検出された温度が当該サーミスタ１０６と接続される制御回路１２０に供給される。
【００３５】
この電源装置１００では、定着ヒータ１１７、電気二重層コンデンサ１１０および定着ヒータ１１５への電力供給がデューティー制御によってなされるようになっている。かかるデューティー制御を行うためのスイッチング素子１１３、１１４、１１８が設けられ、これらのスイッチング素子のオン／オフを駆動するため各々のスイッチング素子１１３、１１４、１１８に対応する駆動回路１１２、１１１、１１９が設けられている。
【００３６】
これらの駆動回路１１２、１１１、１１９と制御回路１２０とが接続されている。制御回路１２０は、サーミスタ１０６から供給される定着ローラ１２の表面温度が複写動作に要求される一定の温度（例えば１８０℃）となるよう駆動回路１１２、駆動回路１１９または両者を制御する。本実施形態では、制御回路１２０は、商用交流電源１０１の周波数よりも大きい周波数で各スイッチング素子のオン／オフを制御する。この際、制御回路１２０は、目標温度とサーミスタ１０６によって検出される温度とに基づいて、定着ヒータ１１７，１１５への電力供給の１周期中におけるスイッチング素子をオンとする時間の比率である導通比率（デューティー比）を制御しながら定着ヒータ１１７、１１５または両者を発熱させて定着ローラ１２の表面温度がより迅速に所定の温度になるようにしている。
【００３７】
また、制御回路１２０には、電流センサ１２２によって検出された入力電流値が一定の微小時間ごとに供給され、かかる電流値に基づいて制御回路１２０が駆動回路１１１をデューティー制御することで、電気二重層コンデンサ１１０への電力供給を制御するようになっている。
【００３８】
次に、上記構成の電源装置１００の動作について図３〜図６を参照しながら説明する。まず、図３を参照しながら電気二重層コンデンサ１１０から定着ヒータ１１５への電力供給、つまり電気二重層コンデンサ１１０の放電に対する制御内容について説明する。
【００３９】
同図に示すように、制御回路１２０は、まず当該複写機５０が予め設定されている放電タイミングとなっているか否かを判別する（ステップＳａ１）。本実施形態では、当該複写機５０の電源が投入された時、または省電力モードから通常の動作モードに移行する時から定着ローラ１２の表面温度が一定温度に達するまでが放電タイミングとして設定されており、このようなタイミングであるか否かが判別される。
【００４０】
すなわち、電源投入時点や省電力モード時には、複写機５０の定着ローラ１２の表面温度が低く、正常な複写動作を行うために必要とされる温度に達していないケースが多い。このような状況においては、定着ヒータ１１７に加えて定着ヒータ１１５を駆動することで、発熱量を大きくして定着ローラ１２の表面温度がより早急に複写動作が可能な温度に達するようにすることが好ましい。したがって、本実施形態では、電源投入後や省電力モードから通常の動作モードに切り替わった時には、電気二重層コンデンサ１１０を放電、つまり定着ヒータ１１５に電力供給を行わせることで、商用交流電源１０１によって駆動される定着ヒータ１１７に加えて定着ヒータ１１５を駆動することで、短時間での定着ローラ１２の表面温度上昇させるようにしている。
【００４１】
上記判別において、放電タイミングであると判別された場合、制御回路１２０は、電圧検出回路１２１によって検出された電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧値が予め設定されたしきい値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳａ２）。
【００４２】
ここで、検出される電圧値と比較されるしきい値は、かかる電源装置１００における電気二重層コンデンサ１１０の通常状態の充電電圧値と比して小さな値であり、実験などにより予め導出しておいた電気二重層コンデンサ１１０または定着ヒータ１１５が短絡した際に検出されるであろう値またはそれよりも若干大きい値が設定されている。
【００４３】
そして、充電電圧値がしきい値よりも大きい場合には、制御回路１２０は、定着ヒータ１１７に加えて定着ヒータ１１５を駆動するよう制御する（ステップＳａ３）。より具体的にはリレー１０９をオープン状態とするとともに、駆動回路１１２を介してスイッチング素子１１３をデューティー制御することで電気二重層コンデンサ１１０から定着ヒータ１１５に電力供給を行わせる。これにより商用交流電源１０１からの電力が供給される定着ヒータ１１７に加えて定着ヒータ１１５が駆動されることになるので、発熱量を増加させることができ、より短時間で定着ローラ１２の表面温度を目標温度まで上昇させることができる。
【００４４】
なお、制御回路１２０は、サーミスタ１０６から供給される温度が目標温度と一致するようスイッチング素子１１３、１１８のオン／オフをデューティー制御し、目標温度に到達した場合にはかかるスイッチング素子１１３、１１８をオフとして定着ヒータ１１５、１１７の駆動を停止する。
【００４５】
一方、充電電圧値がしきい値以下である場合には、制御回路１２０は、電気二重層コンデンサ１１０から定着ヒータ１１５への電力供給が行われないよう制御する（ステップＳａ４）。すなわち、放電が行われていた場合には制御回路１２０は、駆動回路１１２を介してスイッチング素子１１３がオフとなるように制御し、元々放電が行われていない場合にはそのままの状態を維持するのである。
【００４６】
このように制御回路１２０は、電源投入後など急速に定着ローラ１２の表面温度を上昇させる必要がある放電タイミングにおいては、図４に示すように、原則として定着ヒータ１１７に加え定着ローラ１１５を駆動するのであるが（ステップＳａ３）、このようなタイミングであっても電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧が上記しきい値と同じまたはそれ未満となっている間には、電気二重層コンデンサ１１０から定着ヒータ１１５への電力供給、つまり電気二重層コンデンサ１１０の放電が行われないよう制御する（ステップＳａ４）。これにより電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧値がしきい値未満の値にさらに低下するのを抑制する。
【００４７】
次に、電気二重層コンデンサ１１０に対する充電に関する制御について図５を参照しながら説明する。同図に示すように、制御回路１２０は、電流センサ１２２からその検出結果である入力電流値が供給されると、当該入力電流値が予め設定された電流しきい値以下であるか否かを判別する（ステップＳｂ１）。
【００４８】
ここで、入力電流値が電流しきい値以上である場合には、入力電流値が電流しきい値と一致するよう制御回路１２０は駆動回路１１１を介してスイッチング素子１１４のデューティー制御を行い、商用交流電源１０１からの電力を電気二重層コンデンサ１１０に供給して充電を行わせる（ステップＳｂ２）。つまり、制御回路１２０は、電気二重層コンデンサ１１０への定電流充電を制御する。
【００４９】
一方、入力電流値が電流しきい値以下でない場合、制御回路１２０は、電気二重層コンデンサ１１０への充電を行わないよう制御する（ステップＳｂ３）。より具体的には、スイッチング素子１１４をオフとすることで、充電が行われないよう制御する。
【００５０】
制御回路１２０は、以上のような充電制御を電流センサ１２２から入力電流値が供給されるごとに行う。一般的に複写機５０が複写動作を行っている間に入力電流値は大きく変動する。商用交流電源１０１が１００Ｖの電源である場合には、一般的に電流値の上限値は１５Ａであるが、複写動作中にはその動作内容、タイミングなどによっては１０Ａ程度もしくはそれ以下の値となることもある。
【００５１】
本実施形態では、商用交流電源を利用することに起因する電流値の変動に対し、上記のように入力電流値に基づいたフィードバック制御を行うようにしている。例えば、複写動作中に図６に示すような電流値変動が見られた場合、しきい値を超えた区間では充電が行われず（非充電区間）、しきい値を下回った区間のみ充電が行われる（充電区間）。なお、図６中斜線で示す部分は充電が行われる区間であり、しきい値との差分をとった充電量である。
【００５２】
以上説明したように本実施形態における電源装置１００では、定着ローラ１２の表面温度を急速に上昇させる必要がある場合などには、商用交流電源１０１による定着ヒータ１１７の駆動に加え、電気二重層コンデンサ１１０による定着ヒータ１１５の駆動を行うことで発熱量を多くすることで短時間での温度上昇を可能としている。このような補助電源である電気二重層コンデンサ１１０を用いることで、電源投入後や省電力モードから通常モードへの移行後より短時間で複写機５０による複写動作が可能となる状態とすることができる。
【００５３】
また、以上のように補助電源である電気二重層コンデンサ１１０を用いる構成においては、電気二重層コンデンサ１１０やこれに駆動される定着ヒータ１１５が短絡する等異常が発生した後に充電や放電を行うことはきわめて危険な状況となる。したがって、このような危険を回避するためには、より正確に補助電源である電気二重層コンデンサ１１０やこれに接続される定着ヒータ１１５の異常発生を検知する必要がある。
【００５４】
このような状況の下、本実施形態では、電気二重層コンデンサ１１０に対して定電流充電を行うとともに、その充電電圧値が予め設定された短絡検出用のしきい値以下となるか否かを判別し、しきい値以下である場合には本来放電すべきタイミングであっても、電気二重層コンデンサ１１０の放電を停止するようにしている。
【００５５】
このようにすることで、放電に起因する電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧値の低下を抑制することができ、電気二重層コンデンサ１１０等に異常がない場合には、図４に示すように充電電圧値はしきい値に維持されるはずである。したがって、放電停止後に検出される充電電圧値が上記しきい値を下回った場合には、電気二重層コンデンサ１１０や定着ヒータ１１５が短絡する等の異常が発生に起因するものである可能性が高いと検知することができ、放電停止後の充電電圧値をモニタリングすることで、より正確に異常発生を検知することができるのである。
【００５６】
なお、本実施形態では、制御回路１２０は、電流センサ１２２からの電流値に基づく充電制御を行う請求項における制御手段としての機能と、電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧値に基づいて放電を停止させる停止制御手段としての機能を備えているが、これらを個別の回路によって制御させるようにしてもよい。
【００５７】
Ｂ．変形例
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
【００５８】
（変形例１）
上述した実施形態によれば、電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧値が異常検出用のしきい値となった時点で放電が停止され、これによりその後の充電電圧値をモニタリングすることで電気二重層コンデンサ１１０の異常発生等を検知することができるようになっていたが、このように異常を検知した場合に予め決められた異常発生対応用の機能を実現するための手段を設けるようにしてもよい。
【００５９】
例えば、電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧値がしきい値以下となり（図３のステップＳａ２の判別「Ｎｏ」）、電気二重層コンデンサ１１０の放電を停止させた後に電圧検出回路１２１によって検出される充電電圧値がしきい値未満となった場合、つまり電気二重層コンデンサ１１０等に短絡等の異常発生ありと検知した場合に、異常発生対応手段として機能する制御回路１２０が、その検知時点がどのような状況であるかにかかわらず、リレー１０９をオープン状態とすることで電気二重層コンデンサ１１０への充電を強制的に停止させるようにしてもよい。
【００６０】
電気二重層コンデンサ１１０やこれに接続される定着ヒータ１１５が短絡した後に充電や放電を行うことは危険であり、上記のように異常発生を検知した制御回路１２０が充電を強制的に停止させることで、危険な状況において電気二重層コンデンサ１１０の充電や放電を行うことを停止させることができる。
【００６１】
また、上記のように制御回路１２０がリレー１０９をオープン状態にすることで充電を停止させた場合であっても、商用交流電源１０１から定着ヒータ１１７への電力供給は支障なく継続されるので、定着ヒータ１１７を駆動することで定着ローラ１２の表面温度を上昇させるといった機能を実現することができる。
【００６２】
また、異常発生時の対応処理としては、上記のように電気二重層コンデンサ１１０への充電を強制停止する以外にも、複写機５０の表示パネル等に異常が発生したことを表示したり、アラーム音を発生させたりする等、管理者に異常発生を通知するための処理などを行うようにしてもよい。
【００６３】
（変形例２）
また、上述した実施形態では、複写機５０の定着ローラ１２の表面温度を上昇させるための定着ヒータ１１５，１１７に電力を供給する電源装置に本発明を適用した場合について説明したが、複写機に限らず、用紙などの画像形成対象シートに転写した画像を定着させるための定着ローラを備えたプリンタなどの他の種の画像形成装置の電源装置に本発明を適用することができる。
【００６４】
また、画像形成装置における定着ローラの表面温度を上昇させる定着ヒータに限らず、他の負荷回路に電力を供給する電源装置に本発明を適用することもできる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる発明によれば、交流電源からの電力によって第１の負荷回路を駆動することに加え、補助電源部からの電力によって第２の負荷回路を駆動することができるとともに、放電停止後の充電電圧値の低下が放電以外の異常発生等に起因するものと判別することができ、補助電源部やこれによって駆動される第２の負荷回路の異常発生等をより正確に検知することができるという効果を奏する。
【００６６】
また、請求項２にかかる発明によれば、予め決められた第２の負荷回路の駆動が必要なタイミングで補助電源部から第２の負荷回路への電力供給をなすことができるとともに、充電電圧値が上記しきい値以下となった場合には放電が停止されるので、補助電源部や第２の負荷回路の異常発生をより正確に検知することができるという効果を奏する。
【００６７】
また、請求項３にかかる発明によれば、充電電圧がしきい値未満となった場合、つまり異常発生の可能性がある場合に、予め決められた異常発生対応用の機能が実現され、異常発生に対する迅速な対応が可能となるという効果を奏する。
【００６８】
また、請求項４にかかる発明によれば、充電電圧がしきい値未満となった場合、つまり異常発生の可能性がある場合に、交流電源からの電力による補助電源部の充電を停止させることができ、異常発生の可能性がある状況において充電が行われることを防止することができるという効果を奏する。
【００６９】
また、請求項５にかかる発明によれば、異常発生の可能性がある状況における補助電源部への充電を停止させて危険発生を回避するとともに、第１の負荷回路への電力供給は継続され、大幅な機能低下を抑制することができるという効果を奏する。
【００７０】
また、請求項６にかかる発明によれば、電源投入時など画像形成を行うために急速に定着ローラの表面温度を上昇させたい場合には、交流電源からの電力によって第１の定着ヒータを駆動することに加え、補助電源部からの電力によって第２の定着ヒータを駆動することができるとともに、放電停止後の充電電圧値の低下が放電以外の異常発生等に起因するものと判別することができ、補助電源部やこれによって駆動される第２の定着ヒータの異常発生等をより正確に検知することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電源装置を備えた複写機の全体構成を示す図である。
【図２】前記電源装置の構成を示す回路図である。
【図３】前記電源装置の構成要素である制御回路による放電用制御の内容を示すフローチャートである。
【図４】前記制御回路による放電用制御がなされた際の電気二重層コンデンサの充電電圧値と時間との関係を示すグラフである。
【図５】前記制御回路による充電用制御の内容を示すフローチャートである。
【図６】前記制御回路による充電用制御が成された際の電気二重層コンデンサに対する充電時間を説明するための図である。
【符号の説明】
１ スキャナー部
３ 感光体ユニット
４ 帯電部
５ 現像部
６ 転写部
８ 給紙部
９ 手差しトレイ
１１ 定着ユニット
１２ 定着ローラ
１３ 加圧ローラ
５０ 複写機
１００ 電源装置
１０１ 商用交流電源
１０２ パワーリレー
１０３ ダイオードブリッジ
１０４ コイル
１０６ サーミスタ
１０７ コンデンサ
１０９ リレー
１１０ 電気二重層コンデンサ
１１１、１１２、１１９ 駆動回路
１１３、１１４、１１８ スイッチング素子
１１５、１１７ 定着ヒータ
１２０ 制御回路
１２１ 電圧検出回路
１２２ 電流センサ
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流電源およびこれによって充電された補助電源部によって負荷への電力供給を行う電源装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、負荷回路への電力供給に際して商用交流電源からの電力供給に加え、コンデンサなどの補助電源部からの電力供給を行うことにより商用交流電源による電力供給不足を補うための電源装置が用いられている。
【０００３】
例えば、複写機などの画像形成装置は、用紙に転写されたトナー像を定着させるための定着ローラを有しているが、かかる定着ローラの表面温度を高温とするための定着ヒータに対して電力を供給する電源装置として、以下のような理由から上記のような補助電源部を用いた装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
複写機などの画像形成装置においては、電源を投入した後に印刷を行うためには定着ローラの表面温度を一定温度以上にしなくてはならないが、この表面温度上昇を急速になすためには、定着ヒータへの供給電流量を多くする必要がある。しかしながら、商用交流電源はコンセントの電流定格による規制があり、この定格電流以下の電流しか使用することができない。したがって、画像形成装置において、定着ローラの表面温度を印刷可能な温度とするためにはある程度の時間を要することとなっていた。
【０００５】
そこで、商用交流電源が駆動する定着ヒータと、当該交流電源によって充電される補助電源部が駆動する定着ヒータとを設けるといったように補助電源部を有する電源装置を採用し、定着ヒータに大きな電力を供給して表面温度の上昇に要する時間を短縮させていた。
【０００６】
【特許文献１】
実開昭６３−１５０９６７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の補助電源部を備えた電源装置を用いて負荷回路に対して電力供給を行う技術では、補助電源部やこれによって駆動される負荷回路に短絡等の異常が発生した場合にそれを検出することができない。このように補助電源部やそれによって駆動される負荷回路が短絡した状態が検出できずに、その後も補助電源部への充電や補助電源部から負荷回路への電力供給を行うことは危険である。
【０００８】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、交流電源による負荷回路の駆動に加えて補助電源部によって負荷回路を駆動する装置において、補助電源部の短絡や当該補助電源部によって駆動される負荷回路の短絡をより正確に検出することができる電源装置、およびこれを備えた画像形成装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、交流電源から供給される電力によって駆動される第１の負荷回路と、前記交流電源から供給される電力によって充電される電源部であって、第２の負荷回路に対して電力を供給する補助電源部と、前記交流電源からの入力電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段による検出結果に基づいて前記交流電源からの電力による前記補助電源部の定電流充電を制御する制御手段と、前記補助電源部の充電電圧値を検出する充電電圧検出手段と、前記充電電圧検出手段によって検出される充電電圧が、予め設定されたしきい値以下である場合に、前記補助電源部から前記第２の負荷回路に対する電力供給を停止させる停止制御手段とを具備することを特徴とする電源装置である。
【００１０】
請求項１にかかる発明によれば、交流電源からの電力によって第１の負荷回路を駆動することに加え、補助電源部からの電力によって第２の負荷回路を駆動することができる。また、充電電圧検出手段によって検出される定電流充電される補助電源部の充電電圧値が、予め設定されたしきい値以下である場合に補助電源部から第２の負荷回路への電力供給、つまり放電が停止させられるので、放電に起因して充電電圧値が低下することが抑制され、放電停止後の充電電圧値の低下が放電以外の異常発生等に起因するものと判別することができ、補助電源部やこれによって駆動される第２の負荷回路の異常発生等をより正確に検知することができる。
【００１１】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明の構成において、前記補助電源部は、予め決められたタイミングにおいて前記第２の負荷回路に電力を供給し、前記停止制御手段は、前記予め決められたタイミングであっても前記補助電源部から前記第２の負荷回路への電力供給を停止させることを特徴とする。
【００１２】
請求項２にかかる発明によれば、予め決められた第２の負荷回路の駆動が必要なタイミングで補助電源部から第２の負荷回路への電力供給をなすことができるとともに、充電電圧値が上記しきい値以下となった場合には放電が停止されるので、補助電源部や第２の負荷回路の異常発生をより正確に検知することができる。
【００１３】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１または２にかかる発明の構成において、前記充電電圧検出手段によって検出された充電電圧が、前記しきい値未満となった場合に、予め決められた異常発生対応用の機能を実行する異常発生対応手段をさらに具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項３にかかる発明によれば、充電電圧がしきい値未満となった場合、つまり異常発生の可能性がある場合に、予め決められた異常発生対応用の機能が実現される。
【００１５】
また、請求項４にかかる発明は、請求項３にかかる発明の構成において、前記異常発生対応手段は、前記充電電圧検出手段によって検出された充電電圧が前記しきい値未満となった場合に、前記交流電源からの電力による前記補助電源部の充電を停止させることを特徴とする。
【００１６】
請求項４にかかる発明によれば、充電電圧がしきい値未満となった場合、つまり異常発生の可能性がある場合に、交流電源からの電力による補助電源部の充電を停止させることができ、異常発生の可能性がある状況において充電が行われることを防止することができる。
【００１７】
また、請求項５にかかる発明は、請求項４にかかる発明の構成において、前記異常発生対応手段は、前記交流電源から前記第１の負荷回路への電力供給を停止することなく、前記補助電源部への充電を停止させることを特徴とする。
【００１８】
請求項５にかかる発明によれば、異常発生の可能性がある状況における補助電源部への充電を停止させて危険発生を回避するとともに、第１の負荷回路への電力供給は継続される。
【００１９】
また、請求項６にかかる発明は、画像形成対象シートに転写された画像を定着させる定着ローラを備えた画像形成装置であって、前記定着ローラを加熱するヒータであって、交流電源から供給される電力によって駆動される第１の定着ヒータと、前記定着ローラを加熱する第２の定着ヒータと、前記交流電源から供給される電力によって充電される電源部であって、前記第２の定着ヒータに対して電力を供給する補助電源部と、前記交流電源からの入力電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段による検出結果に基づいて前記交流電源からの電力による前記補助電源部の定電流充電を制御する制御手段と、前記補助電源部の充電電圧値を検出する充電電圧検出手段と、前記充電電圧検出手段によって検出される充電電圧が、予め設定されたしきい値以下である場合に、前記補助電源部から前記第２の定着ヒータに対する電力供給を停止させる停止制御手段とを具備することを特徴とする画像形成装置である。
【００２０】
請求項６にかかる発明によれば、電源投入時など画像形成を行うために急速に定着ローラの表面温度を上昇させたい場合には、交流電源からの電力によって第１の定着ヒータを駆動することに加え、補助電源部からの電力によって第２の定着ヒータを駆動することができる。また、充電電圧検出手段によって検出される定電流充電される補助電源部の充電電圧値が、予め設定されたしきい値以下である場合に補助電源部から第２の定着ヒータへの電力供給、つまり放電が停止させられるので、放電に起因して充電電圧値が低下することが抑制され、放電停止後の充電電圧値の低下が放電以外の異常発生等に起因するものと判別することができ、補助電源部やこれによって駆動される第２の定着ヒータの異常発生等をより正確に検知することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電源装置および画像形成装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
Ａ．実施形態の構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる電源装置を備えたカラータンデム式の複写機５０の全体構成を示す図である。同図に示すように、この複写機５０は、スキャナー部１と、書き込み部２と、感光体ユニット３と、帯電部４と、現像部５と、転写部６と、給紙部８と、手差しトレイ９と、定着ユニット１１とを備える。
【００２３】
スキャナー部１は、当該複写機の上方側に配置されており、その上方に設置されたプラテンガラス（図示略）上に載置された原稿に対して光を照射し、その反射光を光電変換して原稿画像を読み取る。書き込み部２は、スキャナー部１によって読み取られた原稿画像に対応したレーザ光を照射して感光体ユニット３の各感光体ドラム上に投影させる。
【００２４】
感光体ユニット３は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）、Ｂｋ（ブラック）といった４つの色に対応した感光体ドラムを有している。帯電部４は、感光体ドラムの周囲に配置されており、感光体ドラムを帯電する。現像部５は、書き込み部２によって潜像が形成された感光体ドラム上にトナーを付着させてトナー画像を形成する。
【００２５】
転写部６は、色に対応した感光体ドラムの配列方向である図の左右方向に沿って用紙を搬送する転写ベルトを有しており、かかる転写ベルトによって用紙が書く感光体ドラムによる転写位置に到る。これにより各感光体ドラムの転写位置においてその色の画像が用紙に転写される。
【００２６】
給紙部８は、複数の給紙トレイを有しており、複写時には所定のサイズの用紙を給紙トレイから繰り出して転写ベルト上に給送する。これにより、給送された用紙が上記のように転写部６によって転写位置に搬送され、当該用紙に画像の転写がなされる。なお、手差しトレイ９からの給紙を行う場合には、手差しトレイ９に載置された用紙が搬送ローラ等によって転写部６に給送される。
【００２７】
定着ユニット１１は、上記のように画像が転写された用紙を加熱・加圧して転写されたトナーを用紙に定着させるユニットであり、定着ローラ１２および加圧ローラ１３を有している。円筒状の定着ローラ１２の中空部には、２つの定着ヒータが配置されており、後述する電源装置からこれらの定着ヒータに対して電力を供給することで定着ヒータが発熱し、これにより定着ローラ１２の表面温度が上昇する。なお、定着ヒータは定着ローラの中空部に配置するようにしてもよいが、定着ヒータを加熱できる位置であれば他の位置に配置してもよく、例えば加圧ローラ１３の中空部に配置する等してもよい。
【００２８】
このように表面温度が一定温度以上となった定着ローラ１２と加圧ローラ１３との間をトナー画像が転写された用紙が通過させられることで、当該用紙が加熱・加圧されるようになっている。
【００２９】
次に、上記定着ローラ１２内に配置される定着ヒータに電力を供給する電源装置の回路構成について図２を参照しながら説明する。
【００３０】
同図に示すように、電源装置１００では、商用交流電源１０１から電流センサ１２２と、パワーリレー１０２を介してダイオードブリッジ１０３とに交流電圧が入力される。ダイオードブリッジ１０３は、商用交流電源１０１から供給される交流電源を全波整流する。ダイオードブリッジ１０３の出力は、ローパスフィルタを構成するコイル１０４およびコンデンサ１０７を介して、定着ヒータ１１７と、補助電源装部である電気二重層コンデンサ１１０およびこれに直列接続されるリレー１０９とに接続されている。
【００３１】
すなわち、商用交流電源１０１からの電力がダイオードブリッジ１０３を経て定着ヒータ１１７および電気二重層コンデンサ１１０に供給され、定着ヒータ１１７が駆動されるとともに、電気二重層コンデンサ１１０が充電されるようになっている。また、当該電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧を常時検出する電圧検出回路１２１が設けられており、電圧検出回路１２１によって検出された電圧値は当該電圧検出回路１２１と接続される制御回路１２０に供給される。
【００３２】
なお、補助電源部としては電気二重層コンデンサ１１０以外にも、種々の蓄電素子、例えばニッケルカドミウム電池などを用いることができるが、電気二重層コンデンサ１１０はニッケルカドミウム電池と比較して、充電に要する時間が短い、寿命が長い、大電力を短時間で放電できるなどのメリットがあるので電気二重層コンデンサを利用することが好ましい。
【００３３】
また、この電源装置１００では、上記のようにダイオードブリッジ１０３の出力に接続される、つまり商用交流電源１０１からの電力によって駆動される定着ヒータ１１７に加え、定着ヒータ１１５が設けられている。図示のように、定着ヒータ１１５は、上記の商用交流電源１０１からの電力供給を受けるのではなく、電気二重層コンデンサ１１０からの電力供給を受けて駆動される構成となっている。
【００３４】
このような電源装置１００によって駆動される２つの定着ヒータ１１７，１１５が上述した定着ローラ１２（図１参照）に内蔵されている。当該定着ローラ１２の表面温度を検出するサーミスタ１０６が設けられており、サーミスタ１０６によって検出された温度が当該サーミスタ１０６と接続される制御回路１２０に供給される。
【００３５】
この電源装置１００では、定着ヒータ１１７、電気二重層コンデンサ１１０および定着ヒータ１１５への電力供給がデューティー制御によってなされるようになっている。かかるデューティー制御を行うためのスイッチング素子１１３、１１４、１１８が設けられ、これらのスイッチング素子のオン／オフを駆動するため各々のスイッチング素子１１３、１１４、１１８に対応する駆動回路１１２、１１１、１１９が設けられている。
【００３６】
これらの駆動回路１１２、１１１、１１９と制御回路１２０とが接続されている。制御回路１２０は、サーミスタ１０６から供給される定着ローラ１２の表面温度が複写動作に要求される一定の温度（例えば１８０℃）となるよう駆動回路１１２、駆動回路１１９または両者を制御する。本実施形態では、制御回路１２０は、商用交流電源１０１の周波数よりも大きい周波数で各スイッチング素子のオン／オフを制御する。この際、制御回路１２０は、目標温度とサーミスタ１０６によって検出される温度とに基づいて、定着ヒータ１１７，１１５への電力供給の１周期中におけるスイッチング素子をオンとする時間の比率である導通比率（デューティー比）を制御しながら定着ヒータ１１７、１１５または両者を発熱させて定着ローラ１２の表面温度がより迅速に所定の温度になるようにしている。
【００３７】
また、制御回路１２０には、電流センサ１２２によって検出された入力電流値が一定の微小時間ごとに供給され、かかる電流値に基づいて制御回路１２０が駆動回路１１１をデューティー制御することで、電気二重層コンデンサ１１０への電力供給を制御するようになっている。
【００３８】
次に、上記構成の電源装置１００の動作について図３〜図６を参照しながら説明する。まず、図３を参照しながら電気二重層コンデンサ１１０から定着ヒータ１１５への電力供給、つまり電気二重層コンデンサ１１０の放電に対する制御内容について説明する。
【００３９】
同図に示すように、制御回路１２０は、まず当該複写機５０が予め設定されている放電タイミングとなっているか否かを判別する（ステップＳａ１）。本実施形態では、当該複写機５０の電源が投入された時、または省電力モードから通常の動作モードに移行する時から定着ローラ１２の表面温度が一定温度に達するまでが放電タイミングとして設定されており、このようなタイミングであるか否かが判別される。
【００４０】
すなわち、電源投入時点や省電力モード時には、複写機５０の定着ローラ１２の表面温度が低く、正常な複写動作を行うために必要とされる温度に達していないケースが多い。このような状況においては、定着ヒータ１１７に加えて定着ヒータ１１５を駆動することで、発熱量を大きくして定着ローラ１２の表面温度がより早急に複写動作が可能な温度に達するようにすることが好ましい。したがって、本実施形態では、電源投入後や省電力モードから通常の動作モードに切り替わった時には、電気二重層コンデンサ１１０を放電、つまり定着ヒータ１１５に電力供給を行わせることで、商用交流電源１０１によって駆動される定着ヒータ１１７に加えて定着ヒータ１１５を駆動することで、短時間での定着ローラ１２の表面温度上昇させるようにしている。
【００４１】
上記判別において、放電タイミングであると判別された場合、制御回路１２０は、電圧検出回路１２１によって検出された電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧値が予め設定されたしきい値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳａ２）。
【００４２】
ここで、検出される電圧値と比較されるしきい値は、かかる電源装置１００における電気二重層コンデンサ１１０の通常状態の充電電圧値と比して小さな値であり、実験などにより予め導出しておいた電気二重層コンデンサ１１０または定着ヒータ１１５が短絡した際に検出されるであろう値またはそれよりも若干大きい値が設定されている。
【００４３】
そして、充電電圧値がしきい値よりも大きい場合には、制御回路１２０は、定着ヒータ１１７に加えて定着ヒータ１１５を駆動するよう制御する（ステップＳａ３）。より具体的にはリレー１０９をオープン状態とするとともに、駆動回路１１２を介してスイッチング素子１１３をデューティー制御することで電気二重層コンデンサ１１０から定着ヒータ１１５に電力供給を行わせる。これにより商用交流電源１０１からの電力が供給される定着ヒータ１１７に加えて定着ヒータ１１５が駆動されることになるので、発熱量を増加させることができ、より短時間で定着ローラ１２の表面温度を目標温度まで上昇させることができる。
【００４４】
なお、制御回路１２０は、サーミスタ１０６から供給される温度が目標温度と一致するようスイッチング素子１１３、１１８のオン／オフをデューティー制御し、目標温度に到達した場合にはかかるスイッチング素子１１３、１１８をオフとして定着ヒータ１１５、１１７の駆動を停止する。
【００４５】
一方、充電電圧値がしきい値以下である場合には、制御回路１２０は、電気二重層コンデンサ１１０から定着ヒータ１１５への電力供給が行われないよう制御する（ステップＳａ４）。すなわち、放電が行われていた場合には制御回路１２０は、駆動回路１１２を介してスイッチング素子１１３がオフとなるように制御し、元々放電が行われていない場合にはそのままの状態を維持するのである。
【００４６】
このように制御回路１２０は、電源投入後など急速に定着ローラ１２の表面温度を上昇させる必要がある放電タイミングにおいては、図４に示すように、原則として定着ヒータ１１７に加え定着ローラ１１５を駆動するのであるが（ステップＳａ３）、このようなタイミングであっても電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧が上記しきい値と同じまたはそれ未満となっている間には、電気二重層コンデンサ１１０から定着ヒータ１１５への電力供給、つまり電気二重層コンデンサ１１０の放電が行われないよう制御する（ステップＳａ４）。これにより電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧値がしきい値未満の値にさらに低下するのを抑制する。
【００４７】
次に、電気二重層コンデンサ１１０に対する充電に関する制御について図５を参照しながら説明する。同図に示すように、制御回路１２０は、電流センサ１２２からその検出結果である入力電流値が供給されると、当該入力電流値が予め設定された電流しきい値以下であるか否かを判別する（ステップＳｂ１）。
【００４８】
ここで、入力電流値が電流しきい値以上である場合には、入力電流値が電流しきい値と一致するよう制御回路１２０は駆動回路１１１を介してスイッチング素子１１４のデューティー制御を行い、商用交流電源１０１からの電力を電気二重層コンデンサ１１０に供給して充電を行わせる（ステップＳｂ２）。つまり、制御回路１２０は、電気二重層コンデンサ１１０への定電流充電を制御する。
【００４９】
一方、入力電流値が電流しきい値以下でない場合、制御回路１２０は、電気二重層コンデンサ１１０への充電を行わないよう制御する（ステップＳｂ３）。より具体的には、スイッチング素子１１４をオフとすることで、充電が行われないよう制御する。
【００５０】
制御回路１２０は、以上のような充電制御を電流センサ１２２から入力電流値が供給されるごとに行う。一般的に複写機５０が複写動作を行っている間に入力電流値は大きく変動する。商用交流電源１０１が１００Ｖの電源である場合には、一般的に電流値の上限値は１５Ａであるが、複写動作中にはその動作内容、タイミングなどによっては１０Ａ程度もしくはそれ以下の値となることもある。
【００５１】
本実施形態では、商用交流電源を利用することに起因する電流値の変動に対し、上記のように入力電流値に基づいたフィードバック制御を行うようにしている。例えば、複写動作中に図６に示すような電流値変動が見られた場合、しきい値を超えた区間では充電が行われず（非充電区間）、しきい値を下回った区間のみ充電が行われる（充電区間）。なお、図６中斜線で示す部分は充電が行われる区間であり、しきい値との差分をとった充電量である。
【００５２】
以上説明したように本実施形態における電源装置１００では、定着ローラ１２の表面温度を急速に上昇させる必要がある場合などには、商用交流電源１０１による定着ヒータ１１７の駆動に加え、電気二重層コンデンサ１１０による定着ヒータ１１５の駆動を行うことで発熱量を多くすることで短時間での温度上昇を可能としている。このような補助電源である電気二重層コンデンサ１１０を用いることで、電源投入後や省電力モードから通常モードへの移行後より短時間で複写機５０による複写動作が可能となる状態とすることができる。
【００５３】
また、以上のように補助電源である電気二重層コンデンサ１１０を用いる構成においては、電気二重層コンデンサ１１０やこれに駆動される定着ヒータ１１５が短絡する等異常が発生した後に充電や放電を行うことはきわめて危険な状況となる。したがって、このような危険を回避するためには、より正確に補助電源である電気二重層コンデンサ１１０やこれに接続される定着ヒータ１１５の異常発生を検知する必要がある。
【００５４】
このような状況の下、本実施形態では、電気二重層コンデンサ１１０に対して定電流充電を行うとともに、その充電電圧値が予め設定された短絡検出用のしきい値以下となるか否かを判別し、しきい値以下である場合には本来放電すべきタイミングであっても、電気二重層コンデンサ１１０の放電を停止するようにしている。
【００５５】
このようにすることで、放電に起因する電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧値の低下を抑制することができ、電気二重層コンデンサ１１０等に異常がない場合には、図４に示すように充電電圧値はしきい値に維持されるはずである。したがって、放電停止後に検出される充電電圧値が上記しきい値を下回った場合には、電気二重層コンデンサ１１０や定着ヒータ１１５が短絡する等の異常が発生に起因するものである可能性が高いと検知することができ、放電停止後の充電電圧値をモニタリングすることで、より正確に異常発生を検知することができるのである。
【００５６】
なお、本実施形態では、制御回路１２０は、電流センサ１２２からの電流値に基づく充電制御を行う請求項における制御手段としての機能と、電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧値に基づいて放電を停止させる停止制御手段としての機能を備えているが、これらを個別の回路によって制御させるようにしてもよい。
【００５７】
Ｂ．変形例
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
【００５８】
（変形例１）
上述した実施形態によれば、電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧値が異常検出用のしきい値となった時点で放電が停止され、これによりその後の充電電圧値をモニタリングすることで電気二重層コンデンサ１１０の異常発生等を検知することができるようになっていたが、このように異常を検知した場合に予め決められた異常発生対応用の機能を実現するための手段を設けるようにしてもよい。
【００５９】
例えば、電気二重層コンデンサ１１０の充電電圧値がしきい値以下となり（図３のステップＳａ２の判別「Ｎｏ」）、電気二重層コンデンサ１１０の放電を停止させた後に電圧検出回路１２１によって検出される充電電圧値がしきい値未満となった場合、つまり電気二重層コンデンサ１１０等に短絡等の異常発生ありと検知した場合に、異常発生対応手段として機能する制御回路１２０が、その検知時点がどのような状況であるかにかかわらず、リレー１０９をオープン状態とすることで電気二重層コンデンサ１１０への充電を強制的に停止させるようにしてもよい。
【００６０】
電気二重層コンデンサ１１０やこれに接続される定着ヒータ１１５が短絡した後に充電や放電を行うことは危険であり、上記のように異常発生を検知した制御回路１２０が充電を強制的に停止させることで、危険な状況において電気二重層コンデンサ１１０の充電や放電を行うことを停止させることができる。
【００６１】
また、上記のように制御回路１２０がリレー１０９をオープン状態にすることで充電を停止させた場合であっても、商用交流電源１０１から定着ヒータ１１７への電力供給は支障なく継続されるので、定着ヒータ１１７を駆動することで定着ローラ１２の表面温度を上昇させるといった機能を実現することができる。
【００６２】
また、異常発生時の対応処理としては、上記のように電気二重層コンデンサ１１０への充電を強制停止する以外にも、複写機５０の表示パネル等に異常が発生したことを表示したり、アラーム音を発生させたりする等、管理者に異常発生を通知するための処理などを行うようにしてもよい。
【００６３】
（変形例２）
また、上述した実施形態では、複写機５０の定着ローラ１２の表面温度を上昇させるための定着ヒータ１１５，１１７に電力を供給する電源装置に本発明を適用した場合について説明したが、複写機に限らず、用紙などの画像形成対象シートに転写した画像を定着させるための定着ローラを備えたプリンタなどの他の種の画像形成装置の電源装置に本発明を適用することができる。
【００６４】
また、画像形成装置における定着ローラの表面温度を上昇させる定着ヒータに限らず、他の負荷回路に電力を供給する電源装置に本発明を適用することもできる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる発明によれば、交流電源からの電力によって第１の負荷回路を駆動することに加え、補助電源部からの電力によって第２の負荷回路を駆動することができるとともに、放電停止後の充電電圧値の低下が放電以外の異常発生等に起因するものと判別することができ、補助電源部やこれによって駆動される第２の負荷回路の異常発生等をより正確に検知することができるという効果を奏する。
【００６６】
また、請求項２にかかる発明によれば、予め決められた第２の負荷回路の駆動が必要なタイミングで補助電源部から第２の負荷回路への電力供給をなすことができるとともに、充電電圧値が上記しきい値以下となった場合には放電が停止されるので、補助電源部や第２の負荷回路の異常発生をより正確に検知することができるという効果を奏する。
【００６７】
また、請求項３にかかる発明によれば、充電電圧がしきい値未満となった場合、つまり異常発生の可能性がある場合に、予め決められた異常発生対応用の機能が実現され、異常発生に対する迅速な対応が可能となるという効果を奏する。
【００６８】
また、請求項４にかかる発明によれば、充電電圧がしきい値未満となった場合、つまり異常発生の可能性がある場合に、交流電源からの電力による補助電源部の充電を停止させることができ、異常発生の可能性がある状況において充電が行われることを防止することができるという効果を奏する。
【００６９】
また、請求項５にかかる発明によれば、異常発生の可能性がある状況における補助電源部への充電を停止させて危険発生を回避するとともに、第１の負荷回路への電力供給は継続され、大幅な機能低下を抑制することができるという効果を奏する。
【００７０】
また、請求項６にかかる発明によれば、電源投入時など画像形成を行うために急速に定着ローラの表面温度を上昇させたい場合には、交流電源からの電力によって第１の定着ヒータを駆動することに加え、補助電源部からの電力によって第２の定着ヒータを駆動することができるとともに、放電停止後の充電電圧値の低下が放電以外の異常発生等に起因するものと判別することができ、補助電源部やこれによって駆動される第２の定着ヒータの異常発生等をより正確に検知することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電源装置を備えた複写機の全体構成を示す図である。
【図２】前記電源装置の構成を示す回路図である。
【図３】前記電源装置の構成要素である制御回路による放電用制御の内容を示すフローチャートである。
【図４】前記制御回路による放電用制御がなされた際の電気二重層コンデンサの充電電圧値と時間との関係を示すグラフである。
【図５】前記制御回路による充電用制御の内容を示すフローチャートである。
【図６】前記制御回路による充電用制御が成された際の電気二重層コンデンサに対する充電時間を説明するための図である。
【符号の説明】
１ スキャナー部
３ 感光体ユニット
４ 帯電部
５ 現像部
６ 転写部
８ 給紙部
９ 手差しトレイ
１１ 定着ユニット
１２ 定着ローラ
１３ 加圧ローラ
５０ 複写機
１００ 電源装置
１０１ 商用交流電源
１０２ パワーリレー
１０３ ダイオードブリッジ
１０４ コイル
１０６ サーミスタ
１０７ コンデンサ
１０９ リレー
１１０ 電気二重層コンデンサ
１１１、１１２、１１９ 駆動回路
１１３、１１４、１１８ スイッチング素子
１１５、１１７ 定着ヒータ
１２０ 制御回路
１２１ 電圧検出回路
１２２ 電流センサ
Claims (6)
- 交流電源から供給される電力によって駆動される第１の負荷回路と、
前記交流電源から供給される電力によって充電される電源部であって、第２の負荷回路に対して電力を供給する補助電源部と、
前記交流電源からの入力電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段による検出結果に基づいて前記交流電源からの電力による前記補助電源部の定電流充電を制御する制御手段と、
前記補助電源部の充電電圧値を検出する充電電圧検出手段と、
前記充電電圧検出手段によって検出される充電電圧が、予め設定されたしきい値以下である場合に、前記補助電源部から前記第２の負荷回路に対する電力供給を停止させる停止制御手段と
を具備することを特徴とする電源装置。 - 前記補助電源部は、予め決められたタイミングにおいて前記第２の負荷回路に電力を供給し、
前記停止制御手段は、前記予め決められたタイミングであっても前記補助電源部から前記第２の負荷回路への電力供給を停止させる
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。 - 前記充電電圧検出手段によって検出された充電電圧が、前記しきい値未満となった場合に、予め決められた異常発生対応用の機能を実行する異常発生対応手段をさらに具備する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。 - 前記異常発生対応手段は、前記充電電圧検出手段によって検出された充電電圧が前記しきい値未満となった場合に、前記交流電源からの電力による前記補助電源部の充電を停止させる
ことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。 - 前記異常発生対応手段は、前記交流電源から前記第１の負荷回路への電力供給を停止することなく、前記補助電源部への充電を停止させる
ことを特徴とする請求項４に記載の電源装置。 - 画像形成対象シートに転写された画像を定着させる定着ローラを備えた画像形成装置であって、
前記定着ローラを加熱するヒータであって、交流電源から供給される電力によって駆動される第１の定着ヒータと、
前記定着ローラを加熱する第２の定着ヒータと、
前記交流電源から供給される電力によって充電される電源部であって、前記第２の定着ヒータに対して電力を供給する補助電源部と、
前記交流電源からの入力電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段による検出結果に基づいて前記交流電源からの電力による前記補助電源部の定電流充電を制御する制御手段と、
前記補助電源部の充電電圧値を検出する充電電圧検出手段と、
前記充電電圧検出手段によって検出される充電電圧が、予め設定されたしきい値以下である場合に、前記補助電源部から前記第２の定着ヒータに対する電力供給を停止させる停止制御手段と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003091353A JP2004304866A (ja) | 2003-03-28 | 2003-03-28 | 電源装置および画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003091353A JP2004304866A (ja) | 2003-03-28 | 2003-03-28 | 電源装置および画像形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004304866A true JP2004304866A (ja) | 2004-10-28 |
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ID=33404739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003091353A Pending JP2004304866A (ja) | 2003-03-28 | 2003-03-28 | 電源装置および画像形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004304866A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008003565A (ja) * | 2006-05-23 | 2008-01-10 | Ricoh Co Ltd | 蓄電装置、及び画像形成装置 |
| JP2008026427A (ja) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | Ricoh Co Ltd | 蓄電装置を有する画像形成装置 |
| JP2009071968A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Ricoh Co Ltd | 蓄電装置、画像形成装置及び充電制御方法 |
| JP2017536083A (ja) * | 2014-10-13 | 2017-12-07 | フィリップ・モーリス・プロダクツ・ソシエテ・アノニム | 電気加熱式の喫煙システムにおけるスイッチ不良の監視 |
-
2003
- 2003-03-28 JP JP2003091353A patent/JP2004304866A/ja active Pending
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| US10492533B2 (en) | 2014-10-13 | 2019-12-03 | Philip Morris Products S.A. | Switch failure monitoring in an electrically heated smoking system |
| JP7092499B2 (ja) | 2014-10-13 | 2022-06-28 | フィリップ・モーリス・プロダクツ・ソシエテ・アノニム | 電気加熱式の喫煙システムにおけるスイッチ不良の監視 |
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